KR20060036081A - Scanning-based detection of ionizing radiation for tomosynthesis - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 전반적으로 대상물 검사용 토모신디사이즈 데이터를 얻는 스캐닝 기반의 장치 및 방법에 관한 것이다.The present invention relates generally to a scanning based apparatus and method for obtaining tomosindisize data for object inspection.
유방 뢴트겐선 조영법(mammography)와 같은 X-레이 의료 진단방법은 예컨대, 암의 조기단계의 검출을 위해 검사되어야 할 환자의 흉부와 같은 환자의 일부분의 하나 이상의 이미지를 생성하는 저선량 방식이다.X-ray medical diagnostics, such as mammography, are low dose methods that produce one or more images of a portion of a patient, such as the patient's chest, for example, to be examined to detect early stages of cancer.
유방 뢴트겐선 조영법 진단 방식은 일반적으로 환자의 흉부들의 각각의 2개의 이미지, 즉 위편으로부터 하나의 이미지와 측편으로부터 하나의 이미지를 얻는 단계를 포함한다. 그 다음, 의사 또는 방사선 기사는 흉부의 이미지들, 즉 유방 X-레이 사진들을 관찰하여 유방암을 확인한다.Mammograms generally include obtaining two images of each of the patient's chests, one from the stomach and one from the flank. The doctor or radiologist then confirms the breast cancer by viewing images of the chest, ie mammograms.
이런 방식은 유방암의 조기 형성을 검출하는 최선의 방법들 중의 한 방법이지만, 유방암의 검출이 유방 X-레이 사진을 관찰하는 의사 또는 방사선 기사에 의해 실패될 가능성이 여전히 있다. 예컨대, 유방암은 방사선 사진적으로 조밀하고, 섬유샘이 있는 유방 조직에 의해 가리게 됨으로써 검사 실패될 수도 있다.While this is one of the best ways to detect early formation of breast cancer, there is still a possibility that detection of breast cancer will be failed by a doctor or radiographer who observes a mammogram. For example, breast cancer may be radiographically dense and may fail the test by being obscured by breast tissue with fibrous glands.
복수의 이미지가 상이한 각도에서 포착된 토모신디사이즈 이미지는 유방암의 조기 형성을 검출하려고 연구되고 있다. 복수의 이미지들을 결합함으로써, 검출기에 평행하게 이미지화된 흉부에서의 어떤 평면이라도 재구성하는 것은 가능하다. 더 많은 개수의 이미지들이 이용되면 될수록, 재구성된 토모신디사이즈 이미지들에서의 더욱 더 양질의 이미지가 획득된다.Tomosindisize images, in which a plurality of images are captured at different angles, are being studied to detect early formation of breast cancer. By combining the plurality of images, it is possible to reconstruct any plane in the chest imaged parallel to the detector. The more numbers of images are used, the better quality images are obtained in reconstructed tomosinic images.
또한, 전리 방사선을 검출하는 다양한 라인 검출기들이 당업계에 공지되어 있다. 이러한 검출기는 순간적인 일차원 이미지를 제공하지만, 이차원 이미지는 일차원 검출기 어레이를 가로지르는 방향에서, 라인 검출기 그리고 선택적으로 방사선 소스를 스캔함에 의해서만 수행될 수 있다. 토모신디사이즈에서 이러한 검출기를 사용하는 것은 복수의 이미지들이 상이한 각도에서 포착되어야 하므로 매우 시간 소모적일 것이다.In addition, various line detectors for detecting ionizing radiation are known in the art. Such a detector provides an instantaneous one-dimensional image, but the two-dimensional image can only be performed by scanning a line detector and optionally a radiation source in the direction across the one-dimensional detector array. Using such a detector in tomosincissa would be very time consuming because multiple images must be captured at different angles.
그러므로, 본 발명의 주목적은 종래의 스캐닝 기반의 장치들 및 방법들을 이용함으로써 얻을 수 있는 것보다 더 고속으로 대상물의 토모신디사이즈 데이터를 얻는 스캐닝 기반의 장치 및 방법을 제공하는 것이다.Therefore, it is a primary object of the present invention to provide a scanning based apparatus and method for obtaining toxin synthesized data of an object at a higher speed than can be obtained by using conventional scanning based apparatuses and methods.
이러한 관점에서, 대상물의 다수의 일차원 이미지를 다수의 일차원 검출기에 의해, 그리고, 대상물의 다수의 이차원 이미지를 스캐닝함으로써 순간적으로 기록할 수 있는 스캐닝 기반의 장치 및 스캐닝 기반의 방법을 제공하는데 특정 목적이 있는데, 여기에서, 상기 대상물의 각각의 일차원 이미지들은 상이한 각도에서 기록된다.In this regard, a particular object is to provide a scanning based apparatus and a scanning based method capable of instantaneously recording a plurality of one-dimensional images of an object by means of a plurality of one-dimensional detectors and by scanning a plurality of two-dimensional images of the object. Where one-dimensional images of each of the objects are recorded at different angles.
본 발명의 다른 목적은 대상물 위에 있는 다수의 일차원 검출기들을 스캐닝함으로써 대상물의 다수의 이차원 이미지들을 기록할 수 있는 스캐닝 기반의 장치 및 스캐닝 기반의 방법을 제공하는데 있는데, 여기에서, 상기 대상물의 각각의 이차원 이미지는 상이한 각도에서 기록되고, 상기 이차원 이미지들의 개수는 상기 일차원 검출기들의 개수보다 많다.Another object of the present invention is to provide a scanning based apparatus and a scanning based method capable of recording a plurality of two-dimensional images of an object by scanning a plurality of one-dimensional detectors on the object, wherein each two-dimensional of each of the objects An image is recorded at different angles, and the number of two-dimensional images is greater than the number of one-dimensional detectors.
본 발명의 또 다른 목적은 복잡하지 않으면서도, 덮는 조직으로부터 높은 공간 분해능, 높은 신호대 잡음비, 높은 동적범위, 높은 이미지 선명도(명암대비도) 및 저잡음을 갖는 고양질의 이차원 토모신디사이즈 이미지를 생성할 수 있는 스캐닝 기반의 장치 및 스캐닝 기반의 방법을 제공하는 것이다.It is yet another object of the present invention to create a high quality two dimensional tomosinic-sized image with high spatial resolution, high signal-to-noise ratio, high dynamic range, high image clarity (contrast) and low noise from the covering tissue without being complicated. It is to provide a scanning based apparatus and a scanning based method.
본 발명의 또 다른 목적은 신뢰성 있고, 정밀하며, 저렴한 스캐닝 기반의 장치 및 스캐닝 기반의 방법을 제공하는 것이다.It is yet another object of the present invention to provide a reliable, precise and inexpensive scanning based apparatus and a scanning based method.
특히, 이들 목적은 첨부된 청구범위에 청구된 바와 같은 장치들 및 방법들에 의해 달성된다.In particular, these objects are achieved by the devices and methods as claimed in the appended claims.
본 발명자들은 대칭축선 주위에 집중된 방사선을 방출하는 발산 방사선 소스와, 상기 발산 방사선 소스를 향하여 각각 방향이 잡혀져, 복수의 상이한 각도들의 각각의 각도에서 전파하는 방사선의 광선 번들이 검사될 대상물에 투과된 후에 라인 검출기에 입사하게 하는 일군의 라인 검출기를 포함하는 방사선 검출기를 제공함으로써, 각각의 라인 검출기들이 상이한 각도들의 각각의 각도에서 대상물에 투과됨에 따라 방사선의 라인 이미지를 기록하는 동안, 대상물에 관계가 있는 방사선 소스 및 방사선 검출기를 대칭축선에 직각인 방향에서 선형적으로 이동시킴으로써, 복수의 이차원 이미지들이 형성될 수 있다는 것을 알아냈는데, 여기서, 각각의 이차원 이미지는 라인 검출기들 중 단 하나의 검출기에 의해 기록됨에 따라 복수의 라인 이미지들로부터 형성된다.The inventors have shown that divergent radiation sources that emit radiation concentrated around an axis of symmetry, and are directed towards the divergent radiation sources, respectively, so that the bundles of rays of radiation propagating at each of a plurality of different angles are transmitted to the object to be inspected. By providing a radiation detector comprising a group of line detectors that later enter the line detector, while recording the line image of the radiation as each line detector is transmitted through the object at each angle of different angles, By linearly moving the radiation source and the radiation detector in a direction perpendicular to the axis of symmetry, it has been found that a plurality of two-dimensional images can be formed, where each two-dimensional image is formed by only one of the line detectors. As recorded, multiple line images Is formed from.
그러므로, 상이한 각도에 있는 복수의 이차원 이미지들은 단일 스캔으로 생성되는데, 이것은 생성된 이차원 이미지들의 개수에 대응하는 인자만큼 검출시간을 감소시킨다.Therefore, a plurality of two-dimensional images at different angles are generated in a single scan, which reduces the detection time by a factor corresponding to the number of generated two-dimensional images.
바람직하게는, 하나의 디바이스가 대칭축선에 직각인 회전축선을 중심으로 방사선 검출기를 회전시키기 위해 준비되는데, 여기에서 상기 라인 검출기들은 회전 후, 발산 방사선 소스를 향하여 각각 방향이 잡혀지게 되어, 또 다른 복수의 상이한 각도들의 각각의 각도에서 전파하는 방사선의 광선 번들이 라인 검출기에 입사되게 하여서, 상기 이동시키는 디바이스가 대상물과 관계가 있는 발산 방사선 소스 및 방사선 검출기의 선형 이동을 반복하게 더 배열되는 한편, 각각의 라인 검출기는 또 다른 복수의 상이한 각도들의 각각의 각도에서 대상물에 투과됨에 따라 방사선의 또 다른 복수의 라인 이미지를 기록하기에 적합화되어 있다.Preferably, one device is prepared for rotating the radiation detector about an axis of rotation perpendicular to the axis of symmetry, wherein the line detectors are each oriented towards the divergent radiation source after rotation, and another The light bundle of radiation propagating at each angle of the plurality of different angles is incident on the line detector such that the moving device is further arranged to repeat linear movement of the diverging radiation source and the radiation detector in relation to the object, Each line detector is adapted to record another plurality of line images of radiation as it is transmitted to the object at each angle of another plurality of different angles.
상기 디바이스로부터의 데이터는 토모신디사이즈 또는 라미노그래픽(laminographic) 이미징화에 사용되기에 우수하다.The data from the device is excellent for use in tomosincisize or laminographic imaging.
라인 검출기들은 전적으로는 아니지만, 가스 기반의 평행한 평판 검출기를 사용하는 것이 바람직하다. 사용될 수 있는 기타의 라인 검출기들은 신틸레이터 기반의 어레이들, CCD 어레이들, TFT 및 CMOS 기반의 검출기들, 액체 검출기들 및 다이오드 어레이들, 예컨대 X-레이의 에지 상의 입사, 에지 상에 가까운 입사 또는 수직 입사를 갖는 핀-다이오드 어레이들을 포함한다. 시준기 구조는 산란된 X 레이들을 부분적으로 거부하기 위해 검출기들의 전방에 배열될 수 있다.Line detectors are preferred, but not exclusively, to use gas based parallel plate detectors. Other line detectors that may be used include scintillator based arrays, CCD arrays, TFT and CMOS based detectors, liquid detectors and diode arrays, such as incident on the edge of an X-ray, near incident on the edge or Pin-diode arrays with normal incidence. The collimator structure can be arranged in front of the detectors to partially reject the scattered X rays.
본 발명의 다른 특징 및 장점은 예시만을 위해 주어진 것이어서 본 발명을 제한하지 않은 이하에 주어진 본 발명의 바람직한 실시예의 상세한 설명 및 첨부한 도 1 내지 도 4로부터 명백해질 것이다.Other features and advantages of the invention will be apparent from the following detailed description of the preferred embodiments of the invention, given below, which are given for purposes of illustration only and without limitation of the invention.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 대상물의 X-레이 검사용의 토모신디사이즈 데이터를 획득하기 위한 장치를 평면도로 개략적으로 예시하는 도면.1 is a schematic illustration in plan view of an apparatus for acquiring toxin synthesized data for X-ray examination of an object in accordance with a preferred embodiment of the present invention;
도 2a 내지 도 2c는 도 1의 장치에 의한 제 1 스캐닝 운동 시, 특정 X-레이 번들이 검사 대상물을 가로지름에 따른 상기 X-레이 번들을 평면도로 각각 개략적으로 예시하는 도면.2A-2C schematically illustrate, in plan view, each of the X-ray bundles as a particular X-ray bundle traverses an inspection object during a first scanning movement by the apparatus of FIG. 1;
도 3a 내지 도 3c는 도 1의 장치에 의한 제 2 스캐닝 운동 시, 특정 X-레이 번들이 검사 대상물을 가로지름에 따른 특정 X-레이 번들을 평면도로 각각 개략적으로 예시하는 도면.3A-3C schematically illustrate in plan view, respectively, a particular X-ray bundle as a particular X-ray bundle traverses an inspection object during a second scanning movement by the apparatus of FIG. 1;
도 4는 라인 I-I를 따라 취해진 도 1의 라인 검출기의 단면을 개략적으로 예시하는 도면.4 schematically illustrates a cross section of the line detector of FIG. 1 taken along line I-I.
도 1의 장치는 대칭축선(3)(z축선에 평행) 주위에 집중된 X-레이(2)를 생성하는 발산 X-레이 소스(1), 시준기(4), 방사선 검출기(6) 그리고 상기 X-레이 소스(1)와, 상기 시준기(4)와, 상기 방사선 검출기(6)를 서로 견고하게 연결시켜, 상기 X-레이 소스(1)와, 상기 시준기(4)와, 상기 방사선 검출기(6)를 대칭축선(3)에 직 각인 방향(8)(전형적으로 x축선에 평행한 방향)으로 선형적으로 이동시켜서 검사되어야 할 대상물(5)을 스캔하는 디바이스(7)를 포함한다.The device of FIG. 1 is a divergent X-ray source 1,
방사선 검출기(6)는 일군의 라인 검출기(6a)들을 포함하는데, 이 라인 검출기들 각각은 발산 방사선 소스(1)를 향하여 방향이 잡혀져, 방사선 검출기(6)의 전면에 대하여 복수의 상이한 각도( 1, ..., n, ... N)들의 각각의 각도에서 전파하는 방사선(2)의 각각의 광선 번들(b1, ..., bn, ..., bN)이 각각의 라인 검출기(6a)에 입사하게 한다. 라인 검출기(6a)들은 y 방향으로 확장하는 라인 이미지들을 기록하기 위해 y 방향으로 확장하고 있다.The radiation detector 6 comprises a group of
시준기(4)는 에칭처리에 의해 형성된 좁은 방사선 통과 슬릿들을 갖는 예를 들면 텅스턴 재질의 박막일 수 있는데, 그 개수는 방사선 검출기(6)의 라인 검출기(6a)들의 개수에 대응한다. 상기 슬릿들은 라인 검출기(6a)들에 맞춰져서, 시준기(4)의 슬릿들을 통과하는 X-레이들이 검출기 유닛(6a)에, 즉 각각의 광선 번들(b1, ..., bn, ..., bN)로서 도달하게 할 것이다. 선택적인 시준기(4)는 라인 검출기(6a)에 곧바로 향하지 않게 방향이 잡힌 방사선이 대상물(5)에 충돌하는 것을 방지하여, 대상물에 대한 방사선량을 감소시킨다. 이것은 대상물이 인간 또는 동물, 또는 그 일부분인 경우의 모든 적용분야에 유용하다.The
스캐닝 중, 디바이스(7)는 화살표(8)로 표시되어 있는 바와 같이, 전방의 방사선 검출기에 평행한 선형방식으로 대상물(5)과 관계가 있는 방사선 소스(1), 시준기(4) 및 방사선 검출기(6)를 이동시키는 한편, 각각의 라인 검출기(6a)들은 상 이한 각도( 1, ..., n, ..., N)들의 각각의 각도에서 대상물(5)에 투과되는 방사선의 복수의 라인 이미지를 기록한다.During scanning, the
대상물(5)의 스캐닝은 충분히 큰 길이를 가지고서 바람직하게 수행되어서, 이 각각의 라인 검출기(6a)들의 상이한 각도( 1, ..., n, ..., N)들의 각각의 각도에서 대상물(5)에 투과됨에 따라 방사선의 이차원 이미지를 각각의 라인 검출기(6a)들이 얻을 수 있게 라인 검출기(6a)들의 각각이 전체 대상물을 가로질러 스캔될 수 있게 한다.Scanning of the
도 2a 내지 도 2c에는, 도 1의 장치에 의한 스캐닝 시, 검사 대상물(5)을 가로지를 때의 3개의 상이한 X-레이 번들(b1, bn 및 bN)이 개략적으로 예시되어 있다. 참조부호 9는 x축선과 평행한 평면을 나타내는데, 이것은 스캐닝 방향(8) 및 방사선 검출기(6)의 전방과 일치한다.2a to 2c schematically illustrate three different x-ray bundles b 1 , b n and b N when traversing the
도 2a 내지 도 2c에서 알 수 있는 바와 같이, 각각의 라인 검출기/X-레이 번들 쌍은 상이한 각도들에서 완전한 이차원 이미지를 생성한다. 도 2a는 각도 1에서 대상물에 투과된 방사선의 이차원 이미지의 형성을 예시하고, 도 2b는 각도 n이지만, 동일한 대상물에 투과된 방사선의 이차원 이미지의 형성을 예시하며, 도 2c는 각도 N이지만, 유사한 이차원 이미지의 형성을 예시한다.As can be seen in FIGS. 2A-2C, each line detector / X-ray bundle pair produces a complete two-dimensional image at different angles. 2A is an angle Illustrates the formation of a two-dimensional image of radiation transmitted to an object at 1 , FIG. 2B being an angle n but illustrates the formation of a two-dimensional image of radiation transmitted through the same object, FIG. 2C being an angle N, but illustrates the formation of similar two-dimensional images.
바람직하게, 상이한 각도는 대상물 검사용의 고양질의 토모신디사이즈 데이터를 얻기 위해 검사의 적용 또는 종류에 따라 적어도 5°, 바람직하게는 적어도 10°, 가장 바람직하게는 적어도 15°의 각도 범위 N- 1 에 걸쳐 분포된다. 일군의 라인 검출기들에 있는 라인 검출기(6a)들의 개수는 상이한 각도에서 기록된 이미지들의 개수(검사 시에 요구됨)에 따라 적어도 3개, 바람직하게는 적어도 10개, 가장 바람직하게는 적어도 25개이다.Preferably, the different angles range from an angle of at least 5 °, preferably at least 10 °, most preferably at least 15 °, depending on the application or type of test to obtain high quality toxin syndase data for object inspection. N- Distributed over 1 The number of
sl로 지시된 도 2a 내지 도 2c의 스캐닝 단계는 일차원 기록들로부터 형성된 이차원 이미지의 공간 분해능에 따른다. 전형적으로, 스캐닝 단계(sl)는 대략 10-500 미크론이 될 수 있고, 각각의 라인 검출기들의 개개의 검출요소들은 유사한 크기로 될 수 있다.The scanning steps of FIGS. 2A-2C indicated by sl depend on the spatial resolution of the two-dimensional image formed from the one-dimensional records. Typically, the scanning step sl can be approximately 10-500 microns and the individual detection elements of each line detector can be of similar size.
유용하게, 스캐닝 운동을 수행하는 디바이스(7), 또는 다른 디바이스(예시생략)는 방사선 소스(1), 시준기(4) 및 방사선 검출기(6)를 예컨대, 방사선 소스(1) 또는 기타 지점을 통과하고, 대칭축선(3)에 직각이며, 바람직하게는 y축선에 평행한 회전축선 주위의 각도() 만큼 회전시킨다. 각도()는 바람직하게 상이한 각도( 1, ..., n, ..., N 중 하나의 인접한 각도인 2개의 각도들 사이의 차보다 작다.Advantageously, a
그러나, 방사선 소스(1)는, 라인 검출기(6a)가 회전 후, 방사선 소스(1)에 의해 방출된 방사선의 입체각 내에 머무르면, 회전 중 여전히 유지될 수 있다.However, the radiation source 1 can still be maintained during rotation if the
그 다음, 상기 이동하는 디바이스(7)는 제 2 스캔에서 대상물(5)과 관계가 있는 방사선 소스(1), 시준기(4) 및 방사선 검출기(6)의 선형 운동을 반복하는 한편, 각각의 라인 검출기는 또 다른 상이한 각도( 1+, ..., n+, ..., N+) 들 각각의 각도에서 대상물(5)에 투과된 방사선의 또 다른 다수의 라인 이미지들을 기록한다.The
도 3a 내지 도 3c에서는, 3개의 상이한 X-레이 번들(b1, bn 및 bN)이 도 1의 장치에 의한 제 2 스캐닝 운동 중, 검사 대상물(5)을 가로지를 때의 상기 3개의 상이한 X-레이 번들이 개략적으로 예시되어 있다. 참조부호 9는 도 2a에서와 같이, x축선과 평행한 평면을 나타내는데, 여기서는 이 평면은 회전으로 인해 스캐닝 방향(8)으로부터 및 방사선 검출기(2)의 전방으로부터 약간 편위되어 있다.In Figures 3A-3C, three different X-ray bundles b 1 , b n and b N are used to cross the
도 3a 내지 도 3c에서 알 수 있는 바와 같이, 각각의 라인 검출기/X-레이 번들 쌍은 상이한 각도들에서 완전한 이차원 이미지를 생성한다. 도 3a는 각도( 1+)에서 대상물에 투과된 방사선의 이차원 이미지의 형성을 예시하고, 도 3b는 각도( n+)이지만, 동일한 대상물에 투과된 방사선의 이차원 이미지의 형성을 예시하며, 도 3c는 각도( N+)이지만, 유사한 이차원 이미지의 형성을 예시한다.As can be seen in FIGS. 3A-3C, each line detector / X-ray bundle pair produces a complete two-dimensional image at different angles. 3a is an angle ( 1 + Illustrates the formation of a two-dimensional image of radiation transmitted to an object in FIG. n + ), But illustrates the formation of a two-dimensional image of radiation transmitted through the same object, and FIG. 3C shows an angle ( N + , But illustrates the formation of similar two-dimensional images.
그러므로, 자체들 사이에서 약간의 회전을 갖는 2개의 선형 스캔은 상이한 각도( 1, 1+, ..., n, n+, ..., N, N+)에서 2N의 이차원 이미지의 형성에 대비된 것이다. 유사하게, 회전 및 선형 스캐닝은 P회 반복되어 P×N의 이차원 이미지를 얻을 수 있다. 이러한 방식으로, 상이한 각도들에서의 다수의 이미지들은 한정된 개수의 라인 검출기를 사용함으로써 얻어질 수 있다. 이 결과, 저가의 방사선 검출기가 연장된 스캐닝 및 검사 시간을 희생하여 제공될 수 있다. 그러 나, 검사 중 대상물(5)에 대한 총 방사선량은 증가될 필요가 없다.Therefore, two linear scans with a slight rotation between themselves are different angles ( 1 , 1 + , ..., n , n + , ..., N , N + In contrast to the formation of 2N two-dimensional images. Similarly, rotational and linear scanning can be repeated P times to obtain a two-dimensional image of P × N. In this way, multiple images at different angles can be obtained by using a finite number of line detectors. As a result, low cost radiation detectors can be provided at the expense of extended scanning and inspection time. However, the total radiation dose to the
선택적으로, 또는 부가적으로, 회전은 상술한 종류의 선형 스캔들 사이에서 x축선과 평행한 회전축선 중심으로 수행될 수 있다.Alternatively, or in addition, the rotation may be performed about a rotation axis center parallel to the x axis between linear scans of the kind described above.
상이한 각도들에서의 더 많은 이미지들이 제공되면 될수록, 재구성된 토모신디사이즈에서의 겹침 대상물들로부터 야기하는 노이즈가 더 작게 된다.The more images provided at different angles, the smaller the noise resulting from overlapping objects in the reconstructed tomosinic size.
본 발명이 예컨대 유방 뢴트겐선 조영법(mammography) 검사 및 기타 연조직 검사를 포함하는 토모신디사이즈 또는 라미노그래픽(laminographic) 이미징 기법을 사용하는 어떤 종류의 검사에도 적용할 수 있는 것은 주의되어야 할 것이다.It should be noted that the present invention can be applied to any type of examination using tomosincisize or laminographic imaging techniques, including for example mammography and other soft tissue examinations.
본 발명에서 사용하기 위한 바람직한 라인 검출기는 전자 애벌런치 증폭기로 바람직하게 구비된 가스 기반의 평행한 평판 검출기이다. 이러한 가스 기반의 평행한 평판 검출기는 전리 검출기이며, 여기서, 방사선의 이온화에 의한 전리의 결과로서 자유롭게 된 전자들은 방사선의 방향에 수직인 방향으로 가속화된다.Preferred line detectors for use in the present invention are gas-based parallel plate detectors preferably equipped with electronic avalanche amplifiers. Such a gas-based parallel plate detector is an ionization detector, wherein electrons released as a result of ionization by ionization of the radiation are accelerated in a direction perpendicular to the direction of the radiation.
도 1의 라인 I-I를 따라 취해진 도 1의 라인 검출기의 단면이 도 4에 개략적으로 예시되어 있다.A cross section of the line detector of FIG. 1 taken along line I-I of FIG. 1 is schematically illustrated in FIG. 4.
라인 검출기는 광선 번들의 입사를 위한 윈도우(30) 및 유전체 기판(28) 상에 배열되어 확장된 일렬의 각각의 도전성 검출기 소자인 스트립(27)을 포함한다. 바람직하게, 각각이 입사 방사선 광자를 개별적으로 검출할 수 있는 상기 도전성 검출기 소자인 스트립(27)들을, 또한 라인 검출기 내의 이온화 가능한 가스의 전리 중에 방출된 전자들을 끌어 당기도록 라인 검출기의 애노드라는 구성요소가 될 수도 있다. 바람직하게, 유전체 기판(28) 및 윈도우(30)는 이온화 가능한 가스로 채 워질 수 있는 기밀 구획부를 측벽(29, 31, 32) 및 도시생략된 유전체 캐소드 기판과 함께 구획 형성한다. 선택적으로, 라인 검출기는 외부의 기밀 케이스(도시생략) 내에 배열된다.The line detector comprises a
개개의 도전성 검출기/애노드 소자(27)는 y방향에 평행한 열의 상태에서 나란히 배열되어, xz 평면에 대한 각각의 각도(β1, ..., βm, ..., βM)을 한정하여서, 모든 검출기/애노드 소자(27)가 X-레이 소스(1) 쪽을 향하게 하여, 발산 방사선에 의해 야기된 어떠한 시차 에러도 회피한다는 것을 주의해야 한다. 그 결과, 상이한 검출기/애노드 소자(27)는 라인 검출기 내로 입사된 광선 번들의 상이한 각도 부분(β1, ..., βm, ..., βM)을 검출한다.The individual conductive detector /
본 발명에서 사용하기 위한 이러한 종류의 가스 기반의 라인 검출기들에 관한 보다 상세한 설명을 위해, 톰 프랭크 등에 의해 출원되어 스웨덴의 XCounter AB에 양도된 이하의 미국 특허에 참조가 이루어지는데, 이 특허들이 즉, 특허번호 6,546,070; 6,522,722; 6,518,578; 6,118,125; 6,373,065; 6,337,482; 6,385,282; 6,414,317; 6,476,397; 및 6,477,223가 참조로서 본 명세서에 편입되어 있다.For a more detailed description of this kind of gas based line detectors for use in the present invention, reference is made to the following U.S. patents filed by Tom Frank et al. And assigned to XCounter AB, Sweden, which patents , Patent No. 6,546,070; 6,522,722; 6,518,578; 6,118,125; 6,373,065; 6,337,482; 6,385,282; 6,414,317; 6,476,397; And 6,477,223, which are incorporated herein by reference.
특히, 이러한 종류의 검출기가 탄성 산란된 방사선(Compton scattered radiation)이 검출되는 것을 방지하는데 매우 유효하다는 것은 주목되어야 할 것이다. 이 특성은 고양질의 토모신디사이즈 데이터를 얻는데 가장 큰 중요성이 있다.In particular, it should be noted that this kind of detector is very effective in preventing the detection of Compton scattered radiation. This property is of paramount importance in obtaining high quality tomosindisize data.
평행 평판들사이의, 즉 라인 검출기의 전극들 사이의 거리는 대략 2㎜ 이하, 바람직하게는 대략 1㎜ 이하, 더욱 바람직하게는 대략 0.5㎜ 이하, 가장 바람직하 게는 대략 0.1㎜ 내지 0.5㎜ 사이일 수 있다. XCounter AB는 최근에 실험적으로 라인 검출기의 탄성 산란 거부특성을 증명하기 시작했고, 고 에너지 X-레이들의 광폭 X-레이 스펙트럼을 이용하여 양질의 명암대비가 관찰되었으며, 이 상태에서 종래의 검출기 시스템은 어떤 구조도 전혀 보일 수 없었다. 상술한 가스 기반의 라인 검출기가 산란된 광자의 99% 이상을 식별한다고 생각되며, 그리고 적절한 설계에 의해, 산란된 광자의 대략 99.9% 이상이 검출되는 것이 방지될 수 있다고 생각된다.The distance between the parallel plates, ie between the electrodes of the line detector, is between about 2 mm or less, preferably about 1 mm or less, more preferably about 0.5 mm or less, most preferably between about 0.1 mm and 0.5 mm Can be. XCounter AB has recently begun experimentally demonstrating the elastic scattering rejection characteristics of line detectors, and good contrast is observed using the wide X-ray spectra of high energy X-rays. No structure could be seen at all. It is contemplated that the gas-based line detector described above identifies more than 99% of the scattered photons, and by appropriate design, it can be prevented that approximately 99.9% or more of the scattered photons are detected.
그럼에도 불구하고, 어떤 다른 타입의 검출기가 본 발명에 사용될 수 있다는 것이 인식되어야 할 것이다. 이러한 라인 검출기들은 신틸레이터 기반의 어레이들, CCD 어레이들, TFT 및 CMOS 기반의 검출기들, 액체 검출기들 그리고 X-레이들의 에지 상의 입사, 에지 상에 가까운 또는 수직한 입사를 갖고 필요하다면 X-레이들을 부분적으로 거부하도록 전방에 시준기 구조를 가질 수 있는 일차원 핀-다이오드 어레이들과 같은 고체 상태 검출기들을 포함한다.Nevertheless, it will be appreciated that any other type of detector may be used in the present invention. These line detectors have incidence on the edge of scintillator based arrays, CCD arrays, TFT and CMOS based detectors, liquid detectors and X-rays, near or perpendicular incidence on the edges and, if necessary, X-rays Solid-state detectors, such as one-dimensional pin-diode arrays, which may have a collimator structure in front to partially reject them.
X-레이 소스(1), 시준기(4) 및 방사선 검출기(6)를 견고하게 연결하기 위한 디바이스(7)가 X-레이 소스(1), 시준기(4) 및 방사선 검출기(6)용 별개의 지바이스들(도시생략)로 교체될 수 있는데, 이 디바이스들은 상기 별개의 디바이스들의 동시적인 운동을 얻어서 유사한 스캐닝 운동을 얻을 수 있게 전기적으로 제어될 수 있다는 것이 또한 주의되어야 할 것이다. 또한, 도 1의 장치는 방사선 소스(1), 시준기(4) 및 방사선 검출기(6)가 휴지상태로 유지되는 동안 대상물(5)이 스캐닝 중에 이동되게 변형될 수 있다.The
각각의 회전 동안 선형 스캔을 수행하는 대신, 선형 스캐닝이 단계적으로 수 행될 수 있고, 이러한 각각의 선형 스캐닝 단계에서, 측정이 상이한 회전 동안 이루어질 수 있다는 것은 또한 주의되어야 할 것이다. 그 결과는 동일하지만, 측정은 상이한 순서로 수행된다.It should also be noted that instead of performing a linear scan during each rotation, linear scanning may be performed in stages, and in each of these linear scanning steps, measurements may be made during different rotations. The results are the same, but the measurements are performed in a different order.
본 발명의 다른 실시예에서, 선형 스캐닝은 y 방향으로 수행되고, 선형 스캐닝들 사이의 회전은 x축선과 평행한 축선을 중심으로 수행된다는 것은 또한 주의되어야 할 것이다. 이것은 각각의 라인 검출기로부터의 하나의 검출기 스트립이 순간적인 일차원 이미지를 제공하므로, 군 상태에 있는 라인 검출기들 사이의 매우 짧은 거리를 요구한다. y 방향에서 하나의 완전한 스캔은 각각의 라인 검출기들의 각각의 검출기 스트립들이 완전한 대상물을 가로질러 이동되는 것을 수반한다. 각도(β1)를 갖고서 xz 평면에 경사진 복수의 라인 검출기들의 스트립들은 스캔 중 일차원 이미지를 기록하며, 인접한 스트립들은 상이한 각도에서 다른 이차원 이미지들을 기록한다. 제 1 스캔 후, 검출기는 x축선에 평행한 축선을 중심으로 각도(+) 만큼 회전된다. 제 2 스캐닝 중, 복수의 라인 검출기들의 스트립들은 β1+, ..., βm+, ..., βM+을 갖고서 xz 평면에 경사지게 된다. 그러므로, 자체들 사이에서 약간의 회전을 갖는 2개의 선형 스캔은 상이한 각도들(β1, β1+, ..., βm, βm+, ..., βM, βM+)에서 2M의 이차원 이미지의 형성을 제공한다. 유사하게, 회전 및 선형 스캐닝은 P회 반복되어 P×M의 이차원 이미지를 얻을 수 있게 한다.It should also be noted that in another embodiment of the present invention, linear scanning is performed in the y direction, and rotation between linear scannings is performed about an axis parallel to the x axis. This requires a very short distance between line detectors in a group state, since one detector strip from each line detector provides an instant one-dimensional image. One complete scan in the y direction involves the movement of each detector strip of each line detector across a complete object. Strips of a plurality of line detectors inclined in the xz plane with an angle β 1 record one-dimensional images during scanning, and adjacent strips record different two-dimensional images at different angles. After the first scan, the detector has an angle (+ Rotate by) During the second scanning, the strips of the plurality of line detectors are β 1 + , ..., β m + , ..., β M + Inclined to the xz plane. Therefore, two linear scans with a slight rotation between themselves have different angles β 1 , β 1 + , ..., β m , β m + , ..., β M , β M + ) Provides the formation of a two-dimensional image of 2M. Similarly, rotational and linear scanning can be repeated P times to obtain a two-dimensional image of P × M.
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